WO2007122172A1 - Ent- und belüftungseinrichtung für eine aufgeladene brennkraftmaschine - Google Patents

Ent- und belüftungseinrichtung für eine aufgeladene brennkraftmaschine Download PDF

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WO2007122172A1
WO2007122172A1 PCT/EP2007/053818 EP2007053818W WO2007122172A1 WO 2007122172 A1 WO2007122172 A1 WO 2007122172A1 EP 2007053818 W EP2007053818 W EP 2007053818W WO 2007122172 A1 WO2007122172 A1 WO 2007122172A1
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WO
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line
fresh gas
crankcase
internal combustion
deaeration
Prior art date
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PCT/EP2007/053818
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mirko Braun
Robert Dunsch
Stefan Ruppel
Yakup ÖZKAYA
Original Assignee
Mahle International Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • F01M13/021—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure
    • F01M13/022—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure using engine inlet suction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • F01M13/028—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of positive pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M2013/0005—Crankcase ventilating or breathing with systems regulating the pressure in the carter

Definitions

  • the present invention relates to a degassing and Beluftungs- device for a supercharged internal combustion engine, especially in a motor vehicle, for discharging blow-by gas from a Kurbeigehause the internal combustion engine.
  • blow-by gases from combustion chambers of the internal combustion engine enter a crankcase of the internal combustion engine.
  • the amount of blowby gases produced depends on the operating condition of the internal combustion engine, e.g. Apprenticeship or full load, from.
  • the Blowbygase In order to avoid an inadmissibly high overpressure in the Kurbeigehause, the Blowbygase must be removed from the Kurbeigehause. In this case, an emission of blow-by gases into the environment for environmental reasons is undesirable.
  • a venting device usually comprises a line which is connected at one end to the Kurbeigehause and the other end is connected to a fresh gas line of the internal combustion engine. Blowbyga- se are again supplied to the internal combustion engine for combustion.
  • Blowbyga- se are again supplied to the internal combustion engine for combustion.
  • Such a negative pressure is regularly available in the fresh air line at least in naturally aspirated engines, in particular after a throttle valve.
  • negative pressures can arise which are so great that they can lead to destruction of the crankcase. With the help of vacuum control valves while trying to adjust the negative pressure in the crankcase to a predetermined value.
  • a venting device preferably comprises a first line, which is connected at one end to the crankcase and the other end downstream of the charging device to the fresh gas line.
  • the first line contains a vent valve, usually a vacuum control valve, which is designed so that it is from a predetermined limit of a adjacent thereto differential pressure limits a volume flow leading to the fresh gas line to a predetermined target value.
  • a venting and aeration device may usually additionally have a second line which is connected at one end upstream of the charging device to the fresh gas line and at the other end also to the crankcase. This second line includes a throttle device which is designed such that it adjusts a volume flow leading to the crankcase to a predetermined target value at a predetermined value of a differential pressure applied thereto.
  • the negative pressure at the connection point of the first line drops, while at the same time the amount of blow-by gas to be removed in the crankcase increases. Accordingly, the amount of fresh air supplied via the second pipe decreases. From a certain partial load of the enough at the connection point of the first line prevailing negative pressure is no longer in the Kurbeigehause set the desired negative pressure. In this case, the negative pressure at the junction of the first line is smaller than the negative pressure at the junction of the second line. As a result, the direction of flow in the second line is reversed so that it now ensures the ventilation of the Kurbeigehauses.
  • the first line may expediently be equipped with a back-up blocking device, whereby the first line is automatically blocked in the direction of the spa after the pressure in the fresh-gas line at the connection point of the first line continues to increase.
  • the negative pressure prevailing at the upstream of the charging device in the fresh gas line is comparatively small, so that adequate suction of the blowby gases is not always guaranteed.
  • the connection point of the second line eg for reasons of space
  • the problem is exacerbated.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for a venting device of the type mentioned an improved embodiment, which is particularly characterized in that it allows a sufficient venting even with a relatively small negative pressure, thereby providing comparatively flexible connection options on the side of the fresh gas line offers.
  • the invention is based on the general idea to arrange in the second line parallel to the throttle device, a non-return valve that locks to the crankcase out. This ensures that when venting the crankcase through the second line, the blow-by gases do not have to flow through the throttle device, but can flow through the non-return valve that opens in this direction.
  • the flow resistance can be reduced in this flow direction, which already sufficient relatively small negative pressures sufficient to be able to aspirate Blowbygas.
  • the second line can also be connected to those points of the fresh gas line, where only a comparatively small negative pressure can be provided, which improves the mounting flexibility of the deaerating and ventilating device.
  • 1 to 3 each show a greatly simplified schematic diagram of a dehumidifying device with different operating states.
  • an internal combustion engine 1 comprises an engine block 2 with Kurbeigehause 3, cylinder head 4, cylinder head cover 5 and oil pan 6.
  • a fresh gas line 7 leads fresh gas from an environment 8 to the engine block 2, while an exhaust pipe 9 exhaust gas of the internal combustion engine 1 from Engine block 2 dissipates and emitted into the environment 8.
  • the internal combustion engine 1 is preferably arranged in a motor vehicle.
  • the internal combustion engine 1 is charged and accordingly has a charging device 10, which in the present case is configured by way of example as an exhaust gas turbocharger.
  • the charging device 10 comprises a compressor 11, which is arranged in the fresh gas line 7, and a turbine 12, which is arranged in the exhaust pipe 9.
  • the internal combustion engine 1 can also be equipped with another charging device 10, such as a mechanical supercharger, in particular a Roots blower.
  • the fresh gas line 7 contains on the input side an air filter 13 and downstream thereof an air mass or air mass measuring device 14, which is configured for example as a hot film knife. Downstream of the charging device 10, the fresh gas line 7 includes a charge air cooler 15 and downstream of a throttle valve 16th
  • the internal combustion engine 1 is equipped with an exhaust gas recirculation device 17, which is reproduced here in a simplified manner and represented only by an exhaust gas recirculation cooler 18.
  • the internal combustion engine 1 is equipped with a venting and venting device 19, with the help of which in the operation of the internal combustion engine 1 Blowbygas can be removed from the crankcase 3.
  • Blowbygas occurs during operation of the internal combustion engine 1 due to leaks Unspecified cylinder chambers of the engine block 2 in the crankcase 3 a.
  • the deaerating and ventilating device 19 comprises a first line 20 and a second line 21.
  • the first line 20 is connected at one end to the crankcase 3 and at the other end to the fresh gas line 7 via a first connection point 22.
  • the first connection point 22 is located downstream of the charging device 10 and in particular downstream of the throttle valve 16. At the same time, the first connection point 22 is positioned within the fresh gas line 7 upstream of an unspecified inlet point of the exhaust gas recirculation device 17.
  • the first line 20 includes a vent valve 23, which may be configured as a kind of vacuum control valve.
  • the vent valve 23 is designed so that it limits a leading to the fresh gas line 7 volume flow to a predetermined target value from a predetermined limit of a voltage applied thereto differential pressure.
  • a non-return device 24 is also arranged in the first conduit 20, which blocks in the direction of the crankcase 3 and is effective in series with the vent valve 23.
  • the non-return device 24 is integrated in the vent valve 23, whereby a uniform assembly 25 is formed, which is formed by a vent valve with integrated non-return function.
  • the second line 21 is at one end at a second junction 26, which is located upstream of the charger 10, connected to the fresh gas line 7, while the other end also and preferably independent of the first line 20, in particular directly, is connected to the crankcase 3.
  • the second line 21 contains a throttle device 28, which is designed such that it sets a leading to the first line 20 volume flow to a predetermined target value for a predetermined value of a pressure applied thereto differential pressure.
  • the second line 21 is equipped with a return check valve 29, which blocks in the direction of the first line 20.
  • return check valve 29 and throttle device 28 are arranged in parallelteurstromsbar, whereby the throttle device 28 forms a return check valve 29 bypassing, which is also referred to below with 28.
  • the return check valve 29 and the throttle device 28 may also form an integral component 30. This component 30 is formed in particular by the return check valve 29 with integrated bypass 28.
  • the first line 20 contains a first separation device 31, which is designed to remove oil and / or oil mist from the blow-out gas sucked out of the spa casing 3 during operation of the internal combustion engine 1.
  • the separated oil can via a first return line 32 from the first separator 31 in the Kurbeigehause 3, preferably into the oil pan 6, be brought back.
  • the second line 21 also contains its own second separation device 27 with associated second oil supply line 36.
  • the internal combustion engine 1 operates in an idle mode, ie in an operating state with a minimum load. In this operating condition comparatively little blow-by gas enters the spa 3.
  • the charging device 10 is substantially inactive; at least causes the throttle valve 16 is a strong throttling, whereby downstream of the throttle valve 16 in the fresh gas line 7, a comparatively large negative pressure prevails. This negative pressure is so great that it is above the limit value of the Ent Kunststoffungsventils 23 and above the predetermined value of the throttle device 28. Accordingly, the bleed valve 23 passes the predetermined volume flow.
  • the first line 20 causes a venting of the Kurbeigehauses 3. In this case, 20 more gas can be removed in this operating state via the first line as nachstromt new blowby.
  • a negative pressure established at the second connection point 26 in the fresh gas line 7 is smaller than the negative pressure prevailing at the first connection point 22.
  • the vent through the first line 20 lowers in Crankcase 3 the pressure as far as until the pressure equalization fresh gas can flow on the second line 21.
  • the throttle device 28 also allows a volume flow, which, however, is smaller than the predetermined volume flow of the vent valve 23.
  • the second line 21 causes ventilation of the crankcase 3 with fresh gas from the fresh gas line 7.
  • vent valve 23 and the throttle device 28 are specifically coordinated so that flows in this case with minimal deducted from the crankcase 3 Blowbygasmenge in the crankcase 3 just enough fresh gas via the second line 21, that can set a predetermined negative pressure in the crankcase 3 , In particular, the negative pressure in the crankcase 3 should not fall arbitrarily far in this operating state. Accordingly, in this operating state, the volume flow drawn off via the first line 20 from the crankcase 3 and discharged into the fresh gas line 7 is in part formed by the amount of blowby gas to be removed and otherwise by a corresponding amount of fresh gas which is supplied to the crankcase 3 via the second line 21.
  • Fig. 2 shows an operating condition of the internal combustion engine 1 at partial load, in which at the first connection point 22 in the fresh gas line 7, only a comparatively small negative pressure is present, which is just so large that the total amount of blowby gas still on the first line 20 from the crankcase 3 can be dissipated and introduced into the fresh gas line 7.
  • a vent valve 23 which is characterized by a characteristic in which increases with increasing pressure difference of the vent valve 23 by flow rate first (linear), then at a mean differential pressure has a maximum for the flow and at further increasing pressure difference falls to the predetermined, with further increasing pressure difference constant target value (linear).
  • said maximum is in the range of a pressure difference, which rests in the reproduced in Fig.
  • the state shown in Fig. 3 is established.
  • the negative pressure established at the first connection point 22 becomes too small in order to be able to extract the amount of blowby gas produced.
  • the first connection point 22 in particular by the connection or activation of the charging device 10 in conjunction with a corresponding throttle position, build up an overpressure that makes it impossible to initiate Blowbygas via the first connection point 22 in the fresh gas line 7.
  • the jerk lock device 24 locks in the event of overpressure at the first connection point 22.
  • the pressure on the suction side of the charging device 10 decreases.
  • a negative pressure is created, which is sufficient to suck off the blow-by gases accumulating in the spa casing 3 only through the second line 21.
  • the second line 21 causes in this case the desired venting of the Kurbeigehauses 3. This is in principle possible via the throttle device 28, which is indicated here by dashed lines shown flow arrows is.
  • the return check valve 29 opens, so that the Blowbygasstromung 33, at least the main part, flows through the return check valve 29.
  • the return check valve 29 is designed such that its opening resistance and through-flow resistance are smaller than the flow resistance of the bypass or throttle device 28.
  • the opening resistance and the throughflow resistance of the non-return valve 29 are selected so that the opening at the second connection point 26 prevailing negative pressure is sufficient to suck the resulting in this operating state or state range Blowbygasmenge from the Kurbeigehause 3. In this way, a predetermined negative pressure can be set in the Kurbeigehause 3.
  • the second line 21 is quenched in the opening direction of the non-return valve 29 due to the very small resistances for opening and flow through the return check valve 29, so that even with comparatively small underpressures sufficient ventilation can be achieved, whereby it is particularly possible, the second connection point 26 to be positioned relatively close to an inlet of the charging device 10.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ent- und Belüftungseinrichtung (19) für eine Brennkraftmaschine (1) zum Abführen von Blowbygas aus einem Kurbelgehäuse (3), umfassend eine erste Leitung (20), die einenends an das Kurbelgehäuse (3) und anderenends stromab einer Ladeeinrichtung (10) an eine Frischgasleitung (7) angeschlossen ist und die ein Entlüftungsventil (23) enthält, sowie eine zweite Leitung (21), die einenends stromauf der Ladeeinrichtung (10) an die Frischgasleitung (7) und anderenends an das Kurbelgehäuse (3) angeschlossen ist und die eine Drosseleinrichtung (28) sowie parallel dazu ein zum Kurbelgehäuse (3) sperrendes Rückschlagsperrventil (29) enthält.

Description

Ent- und Beluftungseinrichtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ent- und Beluftungs- einrichtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, zum Abfuhren von Blowbygas aus einem Kurbeigehause der Brennkraftmaschine.
Bei Brennkraftmaschinen, die als Kolbenmotor ausgestaltet sind, treten im Betrieb sogenannte Blowbygase aus Brennrau- men der Brennkraftmaschine in ein Kurbeigehause der Brennkraftmaschine ein. Die Menge der anfallenden Blowbygase hangt vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, z.B. Lehrlauf oder Volllast, ab. Um einen unzulässig hohen Überdruck im Kurbeigehause zu vermeiden, müssen die Blowbygase aus dem Kurbeigehause abgeführt werden. Dabei ist eine Emission der Blowbygase in die Umgebung aus Umweltschutzgrunden unerwünscht .
Dementsprechend umfasst eine Entluftungseinrichtung üblicherweise eine Leitung, die einenends an das Kurbeigehause angeschlossen ist und die anderenends an eine Frischgasleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die Blowbyga- se werden so erneut der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt. Um die Emission von Blowbygasen in die Umgebung ausschließen zu können, ist es zweckmäßig, die Blowbygase aus dem Kurbelgehäuse abzusaugen, derart, dass sich dabei im Kurbelgehäuse ein Unterdruck einstellt. Ein derartiger Unterdruck steht in der Frischluftleitung zumindest bei Saugmotoren, insbesondere nach einer Drosselklappe, regelmäßig zur Verfügung. Allerdings können bei bestimmten Betriebszu- ständen in der Frischgasleitung Unterdrücke entstehen, die so groß sind, dass sie zu einer Zerstörung des Kurbelgehäuses führen können. Mit Hilfe von Unterdruckregelventilen wird dabei versucht, den Unterdruck im Kurbelgehäuse auf einen vorbestimmten Wert einzustellen.
Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen entstehen zusätzliche Probleme dadurch, dass eine Einleitung der Blowbygase stromauf der jeweiligen Ladeeinrichtung an sich unerwünscht ist, um eine Verschmutzung derselben zu vermeiden. Auf der Druckseite der Ladeeinrichtung steht jedoch nur dann ein hinreichender Unterdruck zur Verfügung, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb oder in einem unteren Teillastbetrieb arbeitet .
Eine Entlüftungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine erste Leitung, die einenends an das Kurbelgehäuse und anderenends stromab der Ladeeinrichtung an die Frischgasleitung angeschlossen ist. Die erste Leitung enthält ein Entlüftungsventil, in der Regel ein Unterdruckregelventil, das so ausgestaltet ist, dass es ab einem vorbestimmten Grenzwert eines daran anliegenden Differenzdrucks einen zur Frischgasleitung führenden Volumenstrom auf einen vorbestimmten Zielwert begrenzt. Eine Ent- und Belüftungseinrichtung kann üblicherweise zusätzlich noch eine zweite Leitung aufweisen, die ei- nenends stromauf der Ladeeinrichtung an die Frischgasleitung und anderenends ebenfalls an das Kurbelgehäuse angeschlossen ist. Diese zweite Leitung enthält eine Drosseleinrichtung, die so ausgestaltet ist, dass sie bei einem vorbestimmten Wert eines daran anliegenden Differenzdrucks einen zum Kurbelgehäuse führenden Volumenstrom auf einen vorbestimmten Zielwert einstellt.
Im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine herrscht an der Anschlussstelle zwischen erster Leitung und Frischgasleitung, insbesondere wenn sich diese stromab einer Drosselklappe befindet, ein relativ starker Unterdruck, wodurch relativ viel Blowbygas aus dem Kurbelgehäuse abgeführt werden kann. Allerdings entsteht im Leerlaufbetrieb nur vergleichsweise wenig Blowbygas. Die zweite Leitung ermöglicht für diesen Betriebsfall eine Belüftung des Kurbelgehäuses, indem sie stromauf der Ladeeinrichtung angesaugte Frischluft dem Kurbelgehäuse zuführt, um einen unzulässig großen Unterdruck im Kurbelgehäuse zu vermeiden.
Mit zunehmender Teillast sinkt der Unterdruck an der Anschlussstelle der ersten Leitung ab, während gleichzeitig die abzuführende Blowbygasmenge im Kurbelgehäuse zunimmt. Dementsprechend nimmt die über die zweite Leitung zugeführte Frischluftmenge ab. Ab einer bestimmten Teillast reicht der an der Anschlussstelle der ersten Leitung herrschende Unterdruck nicht mehr aus, im Kurbeigehause den gewünschten Unterdruck einzustellen. Dabei wird der Unterdruck an der Anschlussstelle der ersten Leitung kleiner als der Unterdruck an der Anschlussstelle der zweiten Leitung. In der Folge kehrt sich die Stromungsrichtung in der zweiten Leitung um, so dass diese nun für die Entlüftung des Kurbeigehauses sorgt. Die erste Leitung kann zweckmäßig mit einer Ruck- schlagsperreinrichtung ausgestattet sein, wodurch die erste Leitung in Richtung zum Kurbeigehause selbsttätig gesperrt wird, wenn der Druck in der Frischgasleitung an der Anschlussstelle der ersten Leitung weiter ansteigt.
Bei weiter zunehmender Teillast oder bei Volllast herrscht stromab der Ladeeinrichtung Überdruck in der Frischgasleitung. Die erste Leitung ist dann gesperrt und die Abfuhrung der Blowbygase erfolgt ausschließlich über die zweite Leitung.
In bestimmten Betriebszustanden der Brennkraftmaschine, insbesondere bei Volllast, ist der stromauf der Ladeeinrichtung in der Frischgasleitung zur Verfugung stehende Unterdruck vergleichsweise klein, so dass eine hinreichende Absaugung der Blowbygase nicht immer gewahrleistet ist. Insbesondere dann, wenn die Anschlussstelle der zweiten Leitung, z.B. aus Bauraumgrunden, vergleichsweise nahe am Einlass der Ladeeinrichtung positioniert werden muss, verschärft sich die Problematik. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Entlüftungseinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie auch mit einem vergleichsweise kleinen Unterdruck eine hinreichende Entlüftung ermöglicht, wodurch sie vergleichsweise flexible Anschlussmöglichkeiten auf der Seite der Frischgasleitung bietet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in der zweiten Leitung parallel zur Drosseleinrichtung ein Rückschlagsperrventil anzuordnen, dass zum Kurbelgehäuse hin sperrt. Hierdurch wird erreicht, das beim Entlüften des Kurbelgehäuses durch die zweite Leitung die Blowbygase nicht durch die Drosseleinrichtung strömen müssen, sondern durch das in dieser Richtung öffnende Rückschlagsperrventil strömen können. Der Strömungswiderstand kann dadurch in dieser Strömungsrichtung reduziert werden, wodurch bereits relativ kleine Unterdrücke ausreichen, hinreichend Blowbygas absaugen zu können. In der Folge kann die zweite Leitung auch an solchen Stellen der Frischgasleitung angeschlossen werden, an denen nur ein vergleichsweise kleiner Unterdruck zur Verfügung gestellt werden kann, was die Montageflexibilität der Ent- und Belüftungseinrichtung verbessert. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ahnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen .
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 bis 3 jeweils eine stark vereinfachte, schaltplanar- tige Prinzipdarstellung einer Entluftungsein- richtung bei unterschiedlichen Betriebszustan- den .
Entsprechend den Fig. 1 bis 3 umfasst eine Brennkraftmaschine 1 einen Motorblock 2 mit Kurbeigehause 3, Zylinderkopf 4, Zylinderkopfhaube 5 und Olwanne 6. Eine Frischgasleitung 7 fuhrt Frischgas aus einer Umgebung 8 dem Motorblock 2 zu, wahrend eine Abgasleitung 9 Abgas der Brennkraftmaschine 1 vom Motorblock 2 abfuhrt und in die Umgebung 8 emittiert. Die Brennkraftmaschine 1 ist vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Die Brennkraftmaschine 1 ist aufgeladen und weist dementsprechend eine Ladeeinrichtung 10 auf, die im vorliegenden Fall beispielhaft als Abgasturbolader ausgestaltet ist. Dementsprechend umfasst die Ladeeinrichtung 10 einen Verdichter 11, der in der Frischgasleitung 7 angeordnet ist, sowie eine Turbine 12, die in der Abgasleitung 9 angeordnet ist. Es ist klar, dass die Brennkraftmaschine 1 auch mit einer anderen Ladeeinrichtung 10 ausgestattet sein kann, wie z.B. ein mechanischer Lader, insbesondere ein Rootsgebläse .
Die Frischgasleitung 7 enthält eingangsseitig ein Luftfilter 13 sowie stromab davon eine Luftmengen- oder Luftmassen- Messseinrichtung 14, die beispielsweise als Heißfilmmesser ausgestaltet ist. Stromab der Ladeeinrichtung 10 enthält die Frischgasleitung 7 einen Ladeluftkühler 15 sowie stromab davon eine Drosselklappe 16.
Desweiteren ist die Brennkraftmaschine 1 mit einer Abgas- rückführeinrichtung 17 ausgestattet, die hier vereinfacht wiedergegeben und lediglich durch einen Abgasrückführkühler 18 repräsentiert ist.
Außerdem ist die Brennkraftmaschine 1 mit einer Ent- und Belüftungseinrichtung 19 ausgestattet, mit deren Hilfe im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 Blowbygas aus dem Kurbelgehäuse 3 abgeführt werden kann. Derartiges Blowbygas tritt im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 aufgrund von Leckagen aus nicht näher bezeichneten Zylinderräumen des Motorblocks 2 in das Kurbelgehäuse 3 ein.
Die Ent- und Belüftungseinrichtung 19 umfasst eine erste Leitung 20 sowie eine zweite Leitung 21. Die erste Leitung 20 ist einenends an das Kurbelgehäuse 3 und anderenends an die Frischgasleitung 7 über eine erste Anschlussstelle 22 angeschlossen. Die erste Anschlussstelle 22 befindet sich dabei stromab der Ladeeinrichtung 10 und insbesondere stromab der Drosselklappe 16. Gleichzeitig ist die erste Anschlussstelle 22 innerhalb der Frischgasleitung 7 stromauf einer nicht näher bezeichneten Einleitstelle der Abgasrück- führeinrichtung 17 positioniert. Die erste Leitung 20 enthält ein Entlüftungsventil 23, das quasi als Unterdruckregelventil ausgestaltet sein kann. Das Entlüftungsventil 23 ist so ausgebildet, dass es ab einem vorbestimmten Grenzwert eines daran anliegenden Differenzdrucks einen zur Frischgasleitung 7 führenden Volumenstrom auf einen vorbestimmten Zielwert begrenzt.
Bei den hier gezeigten Beispielen ist in der ersten Leitung 20 außerdem eine Rückschlagsperreinrichtung 24 angeordnet, die in Richtung zum Kurbelgehäuse 3 sperrt und in Reihe zum Entlüftungsventil 23 wirksam ist. Vorzugsweise ist die Rückschlagsperreinrichtung 24 in das Entlüftungsventil 23 integriert, wodurch eine einheitliche Baugruppe 25 entsteht, die durch ein Entlüftungsventil mit integrierter Rückschlagsperrfunktion gebildet ist. Die zweite Leitung 21 ist einenends bei einer zweiten Anschlussstelle 26, die sich stromauf der Ladeeinrichtung 10 befindet, an die Frischgasleitung 7 angeschlossen, wahrend sie anderenends ebenfalls und vorzugsweise unabhängig von der ersten Leitung 20, insbesondere direkt, an das Kurbelgehäuse 3 angeschlossen ist.
Die zweite Leitung 21 enthalt eine Drosseleinrichtung 28, die so ausgebildet ist, dass sie für einen vorbestimmten Wert eines daran anliegenden Differenzdrucks einen zur ersten Leitung 20 fuhrenden Volumenstrom auf einen vorbestimmten Zielwert einstellt. Außerdem ist die zweite Leitung 21 mit einem Ruckschlagsperrventil 29 ausgestattet, das in Richtung zur erste Leitung 20 sperrt. Dabei sind Ruckschlagsperrventil 29 und Drosseleinrichtung 28 parallel durch- strombar angeordnet, wodurch die Drosseleinrichtung 28 einen das Ruckschlagsperrventil 29 umgehenden Bypass bildet, der im folgenden ebenfalls mit 28 bezeichnet ist. Vorzugsweise können das Ruckschlagsperrventil 29 und die Drosseleinrichtung 28 ebenfalls ein integrales Bauteil 30 bilden. Dieses Bauteil 30 ist insbesondere durch das Ruckschlagsperrventil 29 mit integriertem Bypass 28 gebildet.
Die erste Leitung 20 enthalt eine erste Abscheideeinrichtung 31, die dazu ausgebildet ist, im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 Ol und/oder Olnebel aus dem aus dem Kurbeigehause 3 abgesaugten Blowbygas zu entfernen. Das abgeschiedene Ol kann über eine erste Rucklaufleitung 32 von der ersten Abscheideeinrichtung 31 in das Kurbeigehause 3, vorzugsweise in die Olwanne 6, ruckgefuhrt werden. Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausfuhrungsform enthalt auch die zweite Leitung 21 eine eigene zweite Abscheideeinrichtung 27 mit zugehöriger zweiter Olrucklaufleitung 36.
Die erfindungsgemaße Entluftungseinrichtung 19 arbeitet wie folgt:
In einem in Fig. 1 wiedergegebenen ersten Betriebszustand arbeitet die Brennkraftmaschine 1 in einem Leerlaufbetrieb, also in einem Betriebszustand mit minimaler Last. In diesem Betriebszustand tritt vergleichsweise wenig Blowbygas in das Kurbeigehause 3 ein. Gleichzeitig ist die Ladeeinrichtung 10 im wesentlichen inaktiv; zumindest bewirkt die Drosselklappe 16 eine starke Drosselung, wodurch stromab der Drosselklappe 16 in der Frischgasleitung 7 ein vergleichsweise großer Unterdruck herrscht. Dieser Unterdruck ist so groß, dass er oberhalb des Grenzwerts des Entluftungsventils 23 und oberhalb des vorbestimmten Werts der Drosseleinrichtung 28 liegt. Dementsprechend lasst das Entluftungsventil 23 den vorbestimmten Volumenstrom durch. Die erste Leitung 20 bewirkt dabei eine Entlüftung des Kurbeigehauses 3. Dabei kann in diesem Betriebszustand über die erste Leitung 20 mehr Gas abgeführt werden als neues Blowbygas nachstromt.
Gleichzeitig ist ein sich an der zweiten Anschlussstelle 26 in der Frischgasleitung 7 einstellender Unterdruck kleiner als der an der ersten Anschlussstelle 22 herrschende Unterdruck. Die Entlüftung durch die erste Leitung 20 senkt im Kurbelgehäuse 3 den Druck soweit ab, bis zum Druckausgleich Frischgas über die zweite Leitung 21 nachströmen kann. In der Folge lässt auch die Drosseleinrichtung 28 einen Volumenstrom durch, der jedoch kleiner ist als der vorbestimmte Volumenstrom des Entlüftungsventils 23. Die zweite Leitung 21 bewirkt dabei eine Belüftung des Kurbelgehäuses 3 mit Frischgas aus der Frischgasleitung 7.
Das Entlüftungsventil 23 und die Drosseleinrichtung 28 sind dabei gezielt so aufeinander abgestimmt, dass in diesem Betriebsfall mit minimaler aus dem Kurbelgehäuse 3 abzuführender Blowbygasmenge in das Kurbelgehäuse 3 gerade soviel Frischgas über die zweite Leitung 21 nachströmt, dass sich im Kurbelgehäuse 3 ein vorbestimmter Unterdruck einstellen kann. Insbesondere soll der Unterdruck im Kurbelgehäuse 3 in diesem Betriebszustand nicht beliebig weit absinken. Dementsprechend wird in diesem Betriebszustand der über die erste Leitung 20 vom Kurbelgehäuse 3 abgesaugte und in die Frischgasleitung 7 abgeführte Volumenstrom zu einem Teil durch die abzuführende Blowbygasmenge und im übrigen durch eine entsprechende Frischgasmenge gebildet, die über die zweite Leitung 21 dem Kurbelgehäuse 3 zugeführt wird.
Mit zunehmender Last der Brennkraftmaschine 1 nimmt auch die Menge der im Kurbelgehäuse 3 anfallenden Blowbygase zu, so dass entsprechend mehr Blowbygas abgeführt werden muss. Aufgrund der Drosselwirkung der Drosseleinrichtung 28 nimmt dabei gleichzeitig der Volumenstrom des dem Kurbelgehäuse 3 zugeführten Frischgases in entsprechender Weise ab. Die Blowbygasströmung ist in Fig. 1 durch Pfeile 33 symbolisiert. Die Frischgasströmung ist in Fig. 1 durch Pfeile 34 symbolisiert und die sich aus Blowbygas und Frischgas zusammensetzende Gemischströmung ist in Fig. 1 durch Pfeile 35 symbolisiert .
Fig. 2 zeigt einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 bei Teillast, bei dem an der ersten Anschlussstelle 22 in der Frischgasleitung 7 nur noch ein vergleichsweise kleiner Unterdruck vorliegt, der gerade noch so groß ist, dass die gesamte anfallende Blowbygasmenge noch über die erste Leitung 20 aus dem Kurbelgehäuse 3 abgeführt und in die Frischgasleitung 7 eingeleitet werden kann. Hierzu eignet sich in besondere Weise ein Entlüftungsventil 23, das sich durch eine Kennlinie charakterisiert, bei der mit zunehmender Druckdifferenz der das Entlüftungsventil 23 durchströmende Volumenstrom zunächst (linear) zunimmt, dann bei einem mittleren Differenzdruck ein Maximum für den Volumenstrom aufweist und bei weiter zunehmender Druckdifferenz bis zum vorbestimmten, bei weiter zunehmender Druckdifferenz konstant bleibenden Zielwert (linear) abfällt. Zweckmäßig liegt besagtes Maximum im Bereich einer Druckdifferenz, die bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 am Entlüftungsventil 23 anliegt. In diesem Betriebszustand ist die über die zweite Leitung 21 dem Blowbygas zugemischte Frischgasmenge sehr klein und kann sogar auf den Wert Null zurückgehen. Zur Verdeutlichung sind die Strömungspfeile für die Frischgasstromung 34 mit unterbrochenen Linien dargestellt.
Da die Frischgasstromung 34 in diesem Betriebszustand quasi vernachlassigbar ist, liegt in der ersten Leitung 20 hier quasi nur noch die Blowbygasstromung 33 vor.
Bei weiter zunehmender Last, insbesondere bei Volllast, stellt sich der in Fig. 3 gezeigte Zustand ein. Zum einen wird der sich an der ersten Anschlussstelle 22 einstellende Unterdruck zu klein, um die anfallende Blowbygasmenge absaugen zu können. Zum anderen kann sich an der ersten Anschlussstelle 22, insbesondere durch die Zuschaltung oder Aktivierung der Ladeeinrichtung 10 in Verbindung mit einer entsprechenden Drosselklappenstellung, ein Überdruck aufbauen, der es unmöglich macht, Blowbygas über die erste Anschlussstelle 22 in die Frischgasleitung 7 einzuleiten. Die Ruckschlagsperreinrichtung 24 sperrt bei Überdruck an der ersten Anschlussstelle 22.
Mit zunehmendem Druck an der Druckseite der Ladeeinrichtung 10 nimmt der Druck an der Saugseite der Ladeeinrichtung 10 ab. In der Folge entsteht an der zweiten Anschlussstelle 26 ein Unterdruck, der ausreicht, die im Kurbeigehause 3 anfallenden Blowbygase nur durch die zweite Leitung 21 abzusaugen. Die zweite Leitung 21 bewirkt in diesem Fall die gewünschte Entlüftung des Kurbeigehauses 3. Dies ist grundsatzlich über die Drosseleinrichtung 28 möglich, was hier durch unterbrochen dargestellte Stromungspfeile angedeutet ist. Jedoch öffnet in dieser Stromungsrichtung das Ruckschlagsperrventil 29, so dass die Blowbygasstromung 33, zumindest deren Hauptteil, durch das Ruckschlagsperrventil 29 strömt .
Vorzugsweise ist das Ruckschlagsperrventil 29 so ausgelegt, dass sein Offnungswiderstand und sein Durchstromungswider- stand kleiner sind als der Durchstromungswiderstand des By- passes bzw. der Drosseleinrichtung 28. Insbesondere sind der Offnungswiderstand und der Durchstromungswiderstand des Ruckschlagsperrventils 29 so ausgewählt, dass der an der zweiten Anschlussstelle 26 herrschende Unterdruck ausreicht, die in diesem Betriebszustand oder Zustandsbereich anfallende Blowbygasmenge aus dem Kurbeigehause 3 abzusaugen. Hierdurch kann im Kurbeigehause 3 ein vorbestimmter Unterdruck eingestellt werden. Die zweite Leitung 21 ist in der Off- nungsrichtung des Ruckschlagsperrventils 29 aufgrund der sehr kleinen Widerstände für Öffnung und Durchstromung des Ruckschlagsperrventils 29 quasi entdrosselt, so dass schon mit vergleichsweise kleinen Unterdrucken eine hinreichende Entlüftung erzielbar ist, wodurch es insbesondere möglich ist, die zweite Anschlussstelle 26 relativ nahe an einem Einlass der Ladeeinrichtung 10 zu positionieren.

Claims

Ansprüche
1. Ent- und Belüftungseinrichtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine (1), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, zum Abführen von Blowbygas aus einem Kurbelgehäuse (3) der Brennkraftmaschine (1),
- mit einer ersten Leitung (20), die einenends an das Kurbelgehäuse (3) angeschlossen oder anschließbar ist, die anderenends stromab einer Ladeeinrichtung (10) der Brennkraftmaschine (1) an eine Frischgasleitung (7) der Brennkraftmaschine (1) angeschlossen oder anschließbar ist und die ein Entlüftungsventil (23) enthält, das so ausgestaltet ist, dass es ab einem vorbestimmten Grenzwert eines daran anliegenden Differenzdrucks einen zur Frischgasleitung (7) führenden Volumenstrom auf einen vorbestimmten Zielwert begrenzt,
- mit einer zweiten Leitung (21), die einenends stromauf der Ladeeinrichtung (10) an die Frischgasleitung (7) angeschlossen oder anschließbar ist, die anderenends an das Kurbelgehäuse (3) angeschlossen oder anschließbar ist und die eine Drosseleinrichtung (28) enthält, die so ausgestaltet ist, dass sie bei einem vorbestimmten Wert eines daran anliegenden Differenzdrucks einen zum Kurbelgehäuse
(3) führenden Volumenstrom auf einen vorbestimmten Zielwert einstellt, - wobei die zweite Leitung (21) parallel zur Drosseleinrichtung (28) ein von der Frischgasleitung (7) zum Kurbelgehäuse (3) sperrendes Ruckschlagsperrventil (29) enthalt, so dass die Drosseleinrichtung (28) einen das Ruckschlagsperrventil (29) umgehenden Bypass (28) bildet.
2. Ent- und Beluftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (28) oder die Drosseleinrichtung (28) in das Ruckschlagsperrventil (29) integriert ist.
3. Ent- und Beluftungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Offnungswiderstand und ein Durchstromungswiderstand des Ruckschlagsperrventils (29) kleiner sind als ein Durchstromungswiderstand des Bypasses (28) oder der Drosseleinrichtung (28) .
4. Ent- und Beluftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Offnungswiderstand und ein Durchstromungswiderstand des Ruckschlagsperrventils (29) so gewählt sind, dass in einem Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine (1) der an einer Anschlussstelle (26), an welcher die zweite Leitung (21) an die Frischgasleitung (7) angeschlossen ist, herrschende Unterdruck ausreicht, im Kurbeigehause (3) einen vorbestimmten Unterdruck einzustellen oder eine vorbestimmte Blowbygas- Menge abzusaugen.
5. Ent- und Belüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leitung (20) eine Rückschlagsperreinrichtung (24) enthält, die von der Frischgasleitung (7) zur Anschlussstelle (27) sperrt.
6. Ent- und Belüftungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagsperreinrichtung (24) in das Entlüftungsventil (23) integriert ist.
7. Ent- und Belüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (23) und der Bypass (28) oder die Drosseleinrichtung (28) so aufeinander abgestimmt sind, dass in einem Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine (1) der Druckabfall im Kurbelgehäuse (3) auf einen vorbestimmten Unterdruck begrenzt ist oder die Blowbygas-Absaugung aus dem Kurbelgehäuse (3) auf einen vorbestimmten Volumenstrom begrenzt ist.
8. Ent- und Belüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Leitung (20) stromab eines Ladeluftkuhlers
(15) an die Frischgasleitung (7) angeschlossen ist, und/oder
- dass die erste Leitung (20) stromab einer Drosselklappe
(16) an die Frischgasleitung (7) angeschlossen ist, und/oder
- dass die erste Leitung (20) stromauf einer Einleitstelle einer Abgasruckfuhreinrichtung (17) an die Frischgasleitung (7) angeschlossen ist.
9. Ent- und Beluftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
- dass die zweite Leitung (21) stromab eines Luftmassenmessers (14) an die Frischgasleitung (7) angeschlossen ist, und/oder
- dass die zweite Leitung (21) stromab eines Luftfilters
(13) an die Frischgasleitung (7) angeschlossen ist.
10. Ent- und Beluftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Leitung (20) und in der zweiten Leitung (21) jeweils eine Abscheideeinrichtung (27, 31) zum Entfernen von Ol und/oder Olnebel aus dem Blowbygas angeordnet ist .
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